Tipos de Fratura em Construções Soldadas

Os mais importantes tipos de fraturas em componentes soldados são:

• Fratura Dúctil;
• Fratura por Fadiga;
• Fratura Frágil;
• Trinca Lamelar

Ductilidade na direção da espessura.

Diferentes incrustações não metálicas podem existir no aço laminado. Estas incrustações internas nas chapas ou vigas são deformadas no sentido da laminação. Devido ao fato de ocorrerem elevadas tensões no encolhimento, trincas lamelares podem ocorrer devido ao rompimento progressivo de uma inclusão à outra.

Estas incrustações podem ser:

1. Manganês + Enxofre = Sulfeto de Manganês;
2. Manganês + Silício = Silicato de Manganês;
3. Carbono + Nitrogênio
4. Alumínio + Oxigênio = Óxido de Alumínio;
5. Silício + Oxigênio = Óxido de Silício.

As incrustações mais importantes para as trincas lamelares são as do Sulfeto de Manganês.

Surgimento da trinca Lamelar

Nos últimos 40 anos, falhas devido ao rompimento de chapas sujeitas a tensões na direção da espessura, vide figura 2, têm atraído muito interesse em todo o mundo. O fenômeno é de grande importância porque implica na possibilidade de uma falha de segurança, custos de reparo e atrasos na fabricação, os quais podem ser significativos.

As trincas são similares às que ocorrem durante ou logo após a soldagem em juntas soldadas altamente restringidas, frequentemente em soldagem pesada de múltiplos passes. O outro pré-requisito para o surgimento da trinca é baixa ductilidade na direção da espessura. As trincas frequentemente são descobertas por inspeção visual quando atingem a superfície da chapa, mas também podem ser totalmente incrustadas.

Ensaio de metais base.

Ensaio por ultrassom            

O Ensaio ultrassônico do material antes da soldagem não é garantia contra a trinca lamelar. Ele é apenas um ensaio para detecção da laminação, contudo no mesmo material pode ocorrer a trinca lamela durante ou após a soldagem.

O ensaio ultrassônico do material após a soldagem é o melhor método para detectar a trinca lamelar.

Ensaios de tração na direção da espessura

O ensaio de tração na direção da espessura é o ensaio destrutivo mais utilizado para detectar a adequabilidade da chapa de aço para resistir tensões na direção da espessura.

O valor da redução da área na direção da espessura (Z_D) é importante para o comportamento do material em relação às trincas lamelares.

Enquanto os valores da redução da área na direção longitudinal podem alcançar 60 – 70 %, algumas vezes da redução da área na direção da espessura podem alcançar menos de 10 %.

A redução da área na direção da espessura pode ser determinada de acordo com a EM 10164 (junho 1993): “Produtos de aço com propriedades de deformação aumentadas perpendicularmente a superfície do produto; Condições técnicas de remessa”.

Etapas para evitar a trinca lamelar.

Seleção do material

O material deve garantir um alto valor de redução de área na direção da espessura. O acordo pode ser selecionado com a EN 10164 ou “Stahl-Eisen-Lieferbedingungen096” (SEL 096), (Condições de Expedição para Aço e Ferro).

Etapas de Projeto e Fabricação                   

Recomendações para se prevenir a formação de trincas lamelares em estruturas de aços estruturais são fornecidas na diretriz DASt 014 (janeiro 1981). “Recomendações para prevenir a formação de trinca lamelar em componentes soldados feitos de aço estrutural”. A maioria destas recomendações está incluída no anexo F da EN 1011-2 “Recomendações para Soldagem de Materiais Metálicos – Parte 2: Soldagem a arco elétrico de ações ferríticos”.

Preaquecimento antes da soldagem reduz a tensão devido à contração e dessa forma o risco de trinca lamelar.

Possibilidade de reparar trinca lamelar em construções soldadas.

Etapas:

• Goivagem ou esmerilhamento (ou usinagem)
• Ensaio por LP (Líquido Penetrante) ou MP (Partícula Magnética)
• Preaquecimento > 100°C
• Soldagem com a utilização de eletrodo básico, por exemplo, EN 499 – E38 4 B42 H5
• Esmerilhamento para UT (Ensaio Ultrassônico) e LP (Líquido Penetrante) ou PM (Partícula Magnética)
• Ensaio por Partícula Magnética ou Líquido Penetrante
• Ensaio Ultrassônico – UT

Determinação da Redução requerida de área na direção da espessura de acordo com requisito 014 – DASt.

Tabela 2

Bibliografia:

1. Stal-Eisen-Lieferbedingungen 096 Condições de Fornecimento de Aço e Ferro 096 (março 1988) “Flacherzeugnisse aus sowie FormStahl und Stabstahl mit profilflförmigem Querschnitt mit verbetesserten Verformungseigebschaften senkrecht zur Erzeugnisoberrfläache” – “Aços Planos Laminados, Barras e Seções de Aço com Propriedades de Deformação Perpendicular na Superfície melhoradas na Seção Transversal” – Verlag Stahleisen mbH, Düsseldorf.
2. DASt -Richtlinie 014 (DASt – Guideline 014) (January 1981) – “Empfehlungen zum Vermeiden von Terrassebrüchen in geschweißten Konstruktionen aus Baustahl” – “Recomendações para prevenção de trinca lamelar em componentes soldados feitos de aço estrutural” – Stahlbau-Verlags-GmbH-, Köln.
3. W. Schönherr – “Werkstoffliche und KonstruKtive Maßnahmenzum Vermeiden von Lamellen (Terrassen) Brüchen in Schweißten konstruktionen” – “Etapas de Material e Projeto para prevenir trinca lamelar em componentes soldados”
   DVS – Berichte Band 50
   DVS – Verla, Düsselford
4. Anders Granström – “A relevância dos métodos de ensaio para detecção das trincas lamelares” – IIW Doc IX-1086-78.
   IIW, Swedish delegation – Box 5073 – S 102 42 Stockholm 5
5. EN 10164 (junho-1993) – “Produtos de aço com propriedades de deformação aumentadas perpendicularmente a superfície do produto; Condições técnicas de remessa”
6. EM 1011-2 – “Recomendações para Soldagem de Materiais Metálicos – Parte 2: Soldagem a Arco Elétrico de Aços Ferríticos”

Esse texto foi traduzido por alunos da fatec-sp
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